【正文】 stries. Quantitative feeding in industrial production is playing an increasingly important role, because of its wide application, if can improve the feeding system precision, the degree of automation, it has important practical significance.Automatic bagging palletizing line is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. It can perform bagging and palletizing automatically for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (PP/PE/PVC) and grains etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging amp。與人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的生活日用品、營養(yǎng)食品、藥品、種子、化肥、農(nóng)藥、化工原料等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用品,都需要精確的定量包裝。而食品、藥品類若采用手工包裝不能滿足衛(wèi)生要求。包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工業(yè)的基本設(shè)備,是商品生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證。降低勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件。有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生,提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量,增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力。延長產(chǎn)品的保質(zhì)期,方便產(chǎn)品的流通。自動(dòng)包裝機(jī)被堪稱為擁有漫長發(fā)展歷史和富有強(qiáng)大生命力的主導(dǎo)機(jī)型。 PLC概述 PLC的產(chǎn)生 上世紀(jì)六十年代末，美國最大的汽車制造商——通用汽車公司(GM)為滿足市場(chǎng)需求，適應(yīng)汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術(shù)指標(biāo)公開向社會(huì)招標(biāo)，要尋求一種比繼電器更可靠，響應(yīng)速度更快、功能更強(qiáng)大的通用工業(yè)控制器。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動(dòng)和邏輯控制、自動(dòng)測(cè)量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理有機(jī)地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制器。在可編程控制器中，充分應(yīng)用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速地從早期的邏輯控制發(fā)展到進(jìn)入位置控制、過程控制等領(lǐng)域。1． PLC的優(yōu)點(diǎn)可編程序邏輯控制器(Programmable Logical Controller)，又稱PC或PLC，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。歸納起來，PLC主要具有以下特點(diǎn)：1． 可靠性高：PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成。一般對(duì)環(huán)境溫度要求不高?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領(lǐng)DCS和PID市場(chǎng)份額。全球最大的5家PLC制造商，德國SIEMENS公司、美國AB公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司約占全球市場(chǎng)銷售額的67％。我國應(yīng)用PLC還處于初級(jí)階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其他行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開拓。我國的包裝設(shè)備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。趨勢(shì)如下：（1）系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展。小是指小型化、專用化、模塊化、低成本。（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。它是集喂料、流量測(cè)量和控制于一身的設(shè)備。定量給料在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，正因?yàn)槠鋺?yīng)用的廣泛性，如果能提高給料系統(tǒng)的精度、自動(dòng)化程度，就有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。工業(yè)機(jī)器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的搬運(yùn)核原料的遙控機(jī)械操作手。它可以是固定式或移動(dòng)式的，用于工業(yè)自動(dòng)化作業(yè)中。包裝碼垛生產(chǎn)線是機(jī)電儀一體化高技術(shù)產(chǎn)品，適用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。通過可編程序控制器，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線的工作過程進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時(shí)、出垛不及時(shí)等，進(jìn)行聲光報(bào)警。包裝碼垛生產(chǎn)線簡(jiǎn)單地講，它是由包裝機(jī)械和碼垛機(jī)械組成的，其中的主要部分還是包裝機(jī)械，碼垛機(jī)械是從包裝生產(chǎn)線上分離出來而發(fā)展起來。我國包裝機(jī)械起步較晚，解放后輕工業(yè)開發(fā)了一批專用包裝設(shè)備，為啤酒廠、飲料廠、卷煙廠、火柴廠配套，尚未形成行業(yè)。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的要求隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,生產(chǎn)力水平的不斷提高,人們對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境日益重視起來在新的世紀(jì),隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及知識(shí)經(jīng)濟(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),包裝碼垛機(jī)械必將發(fā)揮越來越重要的作用,為國民生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。本課題主要研究PLC在包裝碼垛生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。該課題主要完成以下四個(gè)方面的工作:（1）掌握PLC控制原理及編程（2）設(shè)計(jì)包裝碼垛生產(chǎn)線的工藝過程及動(dòng)作流程。（4）包裝碼垛生產(chǎn)線的調(diào)試。所謂的機(jī)電一體化系統(tǒng)是指在系統(tǒng)的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進(jìn)了電子技術(shù)，并把機(jī)械裝置、執(zhí)行部件、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)，即機(jī)械、執(zhí)行、信息處理、接口和軟件等部分在電子技術(shù)的支配下，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行組合而形成的一種新型機(jī)械系統(tǒng)。其五種內(nèi)部功能即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。另一大特點(diǎn)是節(jié)省能源和材料消耗。包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線主要應(yīng)用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料的全自動(dòng)包裝碼垛。包裝部分實(shí)現(xiàn)定量稱重、自動(dòng)供袋、裝袋、夾口整形、折邊縫口、金屬檢測(cè)、重量復(fù)檢等功能。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械系統(tǒng)組成電子稱重機(jī)是包裝機(jī)起始部機(jī)，其作用是完成物料的定值稱重、投料等作業(yè)。整個(gè)稱重系統(tǒng)的動(dòng)力源采用氣動(dòng)元件。自動(dòng)供袋機(jī)是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成。當(dāng)袋倉中沒有袋子時(shí)備用袋倉中的袋子會(huì)被送袋機(jī)構(gòu)整摞地自動(dòng)送到供袋器的袋倉中去。傳送器將袋子輸送到供袋機(jī)的斜板上。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機(jī)的中心線上，等待裝袋機(jī)將包裝袋取走。但機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)袋子的材料、尺寸和質(zhì)量以及往備用袋倉中碼放袋子時(shí)袋口的方位等都有一定的要求。過渡料斗是裝袋機(jī)聯(lián)接電子稱重機(jī)的過渡裝置，它可以存儲(chǔ)一袋物料，提高電子稱重機(jī)的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時(shí)保證物料順利地導(dǎo)入裝袋機(jī)并防止裝袋機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到電子稱重機(jī)上。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點(diǎn)得以緩沖并使裝袋機(jī)振動(dòng)減輕。每次裝填完物料后翻門關(guān)閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機(jī)上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時(shí)夾送到夾口整形機(jī)內(nèi)。該機(jī)實(shí)現(xiàn)料袋水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)+90度, 90度，180度三種角度,料袋所需回轉(zhuǎn)的角度是以保證料袋口向內(nèi)為準(zhǔn), 保證垛形整齊、美觀。此時(shí)夾板打開, 輸送電機(jī)啟動(dòng),送到下一工位。當(dāng)位于輸送帶入口處的光電開關(guān)檢測(cè)到一個(gè)料袋到來時(shí)，立即啟動(dòng)減速電機(jī)將料袋向前拖動(dòng)到預(yù)定距離，而后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)完成二袋豎放或三袋橫放時(shí)，推袋裝置便把這組料袋推到緩?fù)０迳蠒捍?。由于緩?fù)０宓脑O(shè)置減少一次來回推袋的時(shí)間，從而提高了碼垛效率。當(dāng)編組機(jī)完成一組時(shí),接近開關(guān)給出信號(hào), 推袋壓袋機(jī)的減速電機(jī)動(dòng)作,帶動(dòng)推袋小車將料袋組用擋板推至緩沖區(qū),然后推動(dòng)小車的擋板在氣缸的作用下抬起, 同時(shí)電機(jī)反向返回,這一系列動(dòng)作由一組接近開關(guān)狀態(tài)決定。升降機(jī)在碼垛達(dá)到8層后, 將托盤送至托盤輸送機(jī),托盤倉的啟用托盤電機(jī)啟動(dòng),將托盤送到升降機(jī),到位后升降機(jī)帶著托盤升到位,等待料袋組碼垛。圖27 推袋壓袋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖托盤倉: 是存儲(chǔ)一定量的托盤, 并自動(dòng)完成托盤輸送過程的部分。圖28 托盤倉結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線氣動(dòng)部分包裝碼垛生產(chǎn)線各部分功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為氣缸、電磁閥、氣電轉(zhuǎn)換器、氣源處理裝置、真空系統(tǒng)等組成的氣體系統(tǒng)。圖231 氣源處理裝置簡(jiǎn)圖氣源處理裝置：該裝置由排水過濾器、減壓閥、油霧器組成。油霧器中的潤滑油由壓縮空氣順空氣流動(dòng)方向帶到需潤滑的電磁閥和氣缸。氣路的基本回路：氣路系統(tǒng)由基本回路構(gòu)成，基本回路有電磁閥、氣缸、管路、調(diào)速器、消音器組成。氣缸是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本元件，承擔(dān)負(fù)載、輸出力及轉(zhuǎn)矩。消音器用來排除排氣噪聲，保護(hù)環(huán)境。該氣缸在返回（或向前）運(yùn)動(dòng)時(shí)，以高速移動(dòng)，在接近行程終點(diǎn)附近某一點(diǎn)關(guān)閉閥門，使壓縮空氣只能進(jìn)過另一個(gè)狹窄的通道而限速，氣缸移動(dòng)速度便慢下來，然后停住，其運(yùn)動(dòng)速度均由調(diào)速器調(diào)節(jié)，只要不產(chǎn)生振動(dòng)即可。裝袋、夾袋、開袋口的氣路系統(tǒng)及檢測(cè):該氣路系統(tǒng)為基本氣動(dòng)回路。開口吸袋器在行進(jìn)時(shí)，啟動(dòng)真空裝置，并通過真空檢測(cè)器檢測(cè)真空度。這時(shí)，伸縮料門伸入袋口中卸料。夾袋機(jī)構(gòu)夾住袋口的同時(shí)，夾緊探測(cè)器便發(fā)出一個(gè)對(duì)袋子的探測(cè)信號(hào)，夾緊之后檢測(cè)到袋子正常時(shí)，便發(fā)出投料信號(hào)。棄袋或夾緊檢測(cè)未探測(cè)到袋子，要把各個(gè)功能部件返回到原來位置。碼垛機(jī)的氣路系統(tǒng):碼垛機(jī)氣路系統(tǒng)中重要部分為托盤倉的氣缸升降系統(tǒng)。如電子稱重機(jī)、吸袋、取袋等。它是包裝機(jī)的主要部分之一，其主要功能是吸袋及開袋等。傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)而定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%~70%量程內(nèi)，但有較大沖擊力的衡器，在選用傳感器時(shí)，一般要使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi)，才能保證傳感器的使用安全和壽命。傳感器的穩(wěn)定性有定量的指標(biāo)，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。光電式傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。18 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在包裝過程中，自動(dòng)完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)及碼垛等多個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振動(dòng)、粉塵)，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。所以選用PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。．1 PLC概述PLC的類型繁多,但其結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異,一般是由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、編程器、電源等主要部分構(gòu)成的,如圖31所示。圖31 PLC基本結(jié)構(gòu)(1)中央處理單元(CPU)CPU是PLC的核心部件,它類似人的大腦,能指揮PLC按照預(yù)先編好的系統(tǒng)程序完成各種任務(wù)。、校驗(yàn)用戶程序?qū)φ谳斎氲挠脩舫绦蜻M(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警,并停止輸入。、調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)信息將接收到的現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)保存起來,在需要改數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出!并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。、PLC內(nèi)部電路的故障,根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型,通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息,以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。根據(jù)生產(chǎn)過程或工藝的要求,用戶程序經(jīng)常需要改動(dòng),所以用戶程序存儲(chǔ)器必須可讀寫。(3)輸入/輸出單元輸入/輸出(1/0)單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理,變成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。(4)電源部分電源部件能將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等電子電路工作所需要的直流電源,使PLC能正常工作。開關(guān)電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。(5)編程器編程器是生產(chǎn)廠家提供的與本公司PLC配套的編程工具。用簡(jiǎn)易編程器編程時(shí),編程器必須與PLC相連接。圖形編程器可直接輸入梯形圖程序。臺(tái)式編程器具有用戶程序存儲(chǔ)器,它可以把用戶輸入的程序存放在自己的存儲(chǔ)器中,也可以把用戶程序下載到PLC中。 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)① 高可靠性；（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。② 豐富的I/O接口模塊；PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊。③ 采用模塊化結(jié)構(gòu)；為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。④編程簡(jiǎn)單易學(xué)；PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。通常,可以按照結(jié)構(gòu)形式的不同及功能的差異進(jìn)行大致的分類:(1)按照結(jié)構(gòu)形式的不同,PLC可分為整體式和模塊式兩種。一